吴伟贞

（福建君子峰国家级自然保护区管理局，福建 三明 365200）

引言

森林生态系统在保护生物多样性、固碳、释氧、调节水源、净化水质、净化大气环境和休闲游憩等方面发挥着重要的生态系统服务功能，而森林中的负氧离子浓度不仅是作为森林活动也是生态环境质量评价的重要参数[1]。研究表明，负氧离子浓度较高时，人体内血清素含量水平可以得到调节，从而调整人体的稳态，促进激素分泌，促进人体的代谢循环，使人体细胞延缓衰老的进程[2]。近年来，许多专家学者针对性地开展了有关负氧离子浓度水平变化规律的研究，从季节变化方面，空气负氧离子遵循的规律为夏季达到最高，春秋季次之，冬季呈现最低[3-4]。从森林类型方面，一般环境内空气负氧离子的浓度变化遵循从人工林环境向自然环境递增的分布规律，且空气负氧离子浓度随郁闭度的增加逐渐升高[5-6]。然而，空气负氧离子浓度的变化规律与植被类型和气候条件均有密切的关系，有研究表明森林环境中的温度、湿度、光辐射和海拔等多种因素均会影响到负氧离子浓度的变化[7-9]。但不同的研究区域之间由于气候因素和植被条件的不同，很难得出统一的影响机制[5，9]。本文通过分析空气负氧离子浓度的月际变化规律及与温度和湿度的关系，根据森林生态环境内空气负氧离子的变化规律，建立科研监测和数据管理体系，为合理开发利用森林旅游资源、进行森林康养活动以及保护区生态自然环境的可持续发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

福建君子峰国家级自然保护区位于福建省三明市明溪县境内，处在我国中亚热带东部，涉及枫溪、夏坊、盖洋、沙溪和夏阳5个乡镇的15个行政村。君子峰国家级自然保护区属于中亚热带海洋性季风气候，拥有保护完好的大面积低纬度低海拔中亚热带基带常绿阔叶林森林生态系统，动植物资源丰富、生物的多样性丰富[10]。岩坑生态监测站位于夏坊辖区，桃源生态监测站位于湾内辖区。夏坊辖区总面积为1×104ha（其中核心区面积为4.7×103ha、缓冲区面积为2.2×103ha、实验区面积为3.2×103ha），而湾内辖区总面积为5.2×103ha（其中核心区面积为2.2×103ha、缓冲区面积为1.4×103ha、实验区面积为1.4×103ha）。

1.2 监测方法

在岩坑、桃源监测点利用IM800型负离子浓度自动测量仪，通过负氧离子测量仪器的设备定位定时监测中亚热带基带常绿阔叶林森林生态系统，全天24 h不间断地自动采集环境湿度、温度数据组和负氧离子浓度，设定仪器每1 min采集一次数据[11]。

2 结果与分析

2.1 岩坑、桃源负氧离子浓度月际变化特征

岩坑和桃源两个监测站月平均负氧离子浓度呈双峰型变化趋势（图1），最高值均出现在5月和11月。具体来看，岩坑的月平均负氧离子浓度均在2 950 ion·cm-3以上，年均负氧离子浓度3 798 ion·cm-3；桃源的月平均负氧离子浓度在2 000 ion·cm-3以上，年均负氧离子浓度为2 360 ion·cm-3（图1）。

图1 岩坑、桃源监测站空气负氧离子浓度月际间变化图

根据国家林业和草原局发布的《推进生态文明建设规划纲要（2013-2020）》及国内大部分使用的空气中负氧离子浓度的六级评价标准[12-13]。总体看，君子峰保护区岩坑和桃源两个生态监测站的空气负氧离子含量均较高。具体看，岩坑监测站的空气负氧离子浓度除9月份在二级水平，其余月份均在一级水平；桃源监测站全年的负氧离子浓度均在二级水平（如表1）。

表1 负氧离子浓度标准等级

2.2 负氧离子浓度的日间变化

空气负氧离子浓度不仅表现出月际间变化的特征，在日间也存在波动情况。以2022年5月岩坑和桃源监测站的监测数据为例，两个监测站的空气负氧离子浓度的变化趋势基本一致，均呈双峰型，如图2。具体来看，桃源监测站的空气负氧离子浓度只在5月13～15日略高于岩坑，其余时间均低于岩坑监测站。

图2 2022年5月岩坑、桃源生态监测站负氧离子浓度日间变化3 结论与讨论

（1）君子峰保护区生态系统主要以常绿阔叶林森林为主[10]。保护区内的空气负氧离子浓度全年均处于一级和二级水平，对人类的身体健康都是很有利的[12-13]，非常适合森林康养和森林生态旅游等活动。在国务院《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中，已将“康养文旅”上升至国家战略目标，所以，研究不同区域森林空气负氧离子浓度的变化趋势、开展更全面的负氧离子及其影响因素的研究对服务国家战略需求具有重要意义。

（2）岩坑、桃源两个生态监测站的空气负氧离子浓度在月际间变化趋势一致，但差异较大，岩坑的月均空气负氧离子浓度均高于桃源，可能与两个因素有关：一是两个生态监测站均处于明溪君子峰保护区，林分结构及地理环境相似，因此总的变化趋势一致。二是因为夏坊辖区的面积远大于湾内辖区的总面积，植被生物量远超过湾内辖区，植物的光电效应、电离效应高于湾内辖区，可以产生更多的负氧离子[3，14]。郑诗禹等发现空气负氧离子浓度与森林的郁闭度有关，高郁闭度环境的空气负氧离子浓度是低郁闭度的1.4倍，是空阔地的1.7倍[5]。因此，在后续的研究中需补充岩坑和桃源两个监测站森林郁闭度的调查数据。

（3）本研究发现，岩坑和桃源两个监测站的空气负氧离子浓度均在5月和11月达到高峰，而此时的温度均在10～21℃，湿度均在90%以上。有研究发现，空气负氧离子浓度与温度密切相关，夏季气温和秋季气温均较高，植物生长比较旺盛，促进了代谢活动和光合作用，从而促进了叶片尖端放电及空气电解过程，使环境中负氧离子浓度升高[3，5]。也有研究发现，空气负氧离子浓度与环境湿度也有较强相关性，如相对湿度在75%～95%之间，负氧离子的浓度与湿度为线性递减关系；如相对湿度在55%～75%之间，负氧离子的浓度则与湿度为线性递增关系；而相对湿度在35%～55%之间，负氧离子的浓度则较稳定[9]。本研究发现在同一个月，由于每天的温度、湿度、日辐射等因素不同，造成空气负氧离子浓度也发生了较大变化，这也表明负氧离子浓度变化是由多个因素共同造成的，而单一考虑某个因素与负氧离子浓度的相关性可能会导致数据不准确，甚至错误[8-9]。本文仅基于已有的观测资料从君子峰保护区两个监测站负氧离子浓度的时空变化特征及其可能与温度和湿度的关系进行了分析，为森林康养和森林旅游等活动提供一定参考。

基于以上3点研究发现，负氧离子浓度与保护区生态环境存在着密不可分的关系，所以应进一步探索建立更符合君子峰保护区特色的保护管理策略：一是应积极推进科研项目申报与实施，不断完善生态定位监测等科研监测体系的建设，同时加强与科研院所的紧密合作，在森林郁闭度、固土、保肥、林木养分固持、森林康养等领域开展更全面的研究，组织专业技术人员参与野外调查、生态监测等专业化项目，培养一支综合素养高的专业技术人才队伍，提升科研监测水平和专业化能力，争取在重点课题创新研究、科技论文撰写发表、科研成果转化应用等方面出成果，全方位展示保护区丰富的生物资源、丰硕的科研成果及良好的保护成效。二是可建设集资源管护、科研监测、森林防火、无人机巡航、数据分类管理等“天空地”一体化管护监测系统，并结合先进的技术，运用大数据、云计算等先进的信息技术，以数字化促进保护区管理，建立智慧型保护区，提升生态资源保护水平，充分发挥保护区的生态价值。